침수지수를 이용한 도시 배수펌프장 가동 우선순위 다기준 평가

Multi-Criteria Evaluation of Operation Priorities for Urban Drainage Pump Stations Using a Flood Damage Index

본 연구는 여러 빗물펌프장으로 이루어진 도시 배수 시스템을 대상으로, 침수지수(FD)와 침수저감지수(FDR)를 이용해 펌프가동 우선순위를 정하는 간단한 틀을 제안한다. 2차원 침수해석으로 유역별 FD를 산정하고, 펌프 미가동과 가동 조건의 차이로부터 FDR을 구해 선형 성능곡선을 만든 뒤, 하천 통수능력을 고려한 허용 토출량 시나리오(60-300 m3/min) 내에서 가능한 펌프 조합을 모두 생성하였다. 각 조합은 최대 침수저감, 단위 방류량당 침수 저감 효율, 분산 저감(형평성), 최소 안전성(95% 신뢰구간 하한 기준)의 네 관점에서 비교하였다. 그 결과, 허용 토출량이 충분할 때는 최대 침수저감과 효율기준이 도시 전체 피해를 가장 크게 줄이는 전략을, 분산 저감 기준은 피해 총량을 일부 희생하는 대신 유역 간 형평성을 개선하는 전략을 제시한다. 최소 안전성 기준은 회귀모형 불확실성을 반영해 동일 토출량에서 보다 보수적인 펌프 조합을 선택하였다.

This study presents a simple framework for prioritizing the operation of multiple urban stormwater pump stations using the Flood Damage Index (FD) and Flood Damage Reduction Index (FDR). Two-dimensional inundation modelling was used to estimate FD for each basin, and FDR is derived from the difference between FD with and without pump operation. Linear performance curves are then developed for each pump, and all feasible pump combinations are generated under river-based allowable discharge scenarios (60-300 m3/min). Each combination was compared from four perspectives: maximum flood damage reduction, flood damage reduction efficiency per unit discharge, distributed reduction (equity among catchments), and minimum safety, defined by the lower bound of the 95% confidence interval. The case study shows that when the discharge capacity is sufficient, the maximum reduction and efficiency criteria provide strategies that most effectively reduce the total damage, whereas the distributed criterion improves equity at the cost of some total reduction. The minimum safety criterion incorporates regression uncertainty and yields more conservative operational plans for the same allowable discharge.